Ubuntu上Nginx性能优化技巧 - 问答

Ubuntu上Nginx性能优化技巧

1. 进程模型调优：匹配CPU资源，提升并发处理能力

Nginx的进程模型是其高性能的核心基础，需合理配置以充分利用服务器CPU资源。

worker_processes：设置为auto，让Nginx自动检测服务器CPU核心数（如4核服务器会启动4个工作进程），避免手动配置的资源浪费或不足。
worker_cpu_affinity：配合auto使用，将每个工作进程绑定到独立的CPU核心，减少进程切换的开销，提升CPU缓存命中率。
worker_rlimit_nofile：设置为65535或更高，突破系统默认的文件描述符限制（Ubuntu默认通常为1024），确保高并发时不会因文件描述符耗尽而拒绝请求。
events块配置：
- worker_connections 4096：每个工作进程的最大并发连接数（需根据服务器内存调整，每连接约消耗2-4KB内存）；
- multi_accept on：让工作进程一次性接受所有新连接，减少accept系统调用的次数；
- use epoll：采用Linux高效的epoll事件驱动模型（适用于高并发场景），替代传统的select/poll模型。

2. 传输效率优化：减少数据传输开销

通过优化传输层的配置，降低网络延迟和带宽占用。

sendfile on：启用零拷贝技术，直接将文件从磁盘通过内核缓冲区发送到网卡，避免数据在用户态和内核态之间的多次复制，显著提升静态文件（如图片、CSS、JS）的传输效率。
tcp_nopush on：与sendfile配合使用，仅在数据包填满时才发送，避免小数据包的频繁传输，提高网络利用率。
client_body_buffer_size 16k：请求体缓冲区大小（默认8k或16k），根据上传文件的大小调整（如16k可满足多数小型表单提交需求），避免频繁的内存分配。
client_header_buffer_size 4k + large_client_header_buffers 4 32k：处理大请求头（如包含大量Cookie的请求），避免因缓冲区不足导致的请求拒绝。

3. 缓存策略优化：减少重复计算与IO

通过缓存静态资源和代理响应，降低后端服务器的压力。

静态资源缓存：针对图片、CSS、JS等静态文件，配置expires和Cache-Control头部，让浏览器缓存文件，减少重复请求。示例：

location ~* \.(jpg|jpeg|png|gif|ico|css|js)$ {
  expires 365d;  # 浏览器缓存1年
  add_header Cache-Control "public, max-age=31536000";
}

open_file_cache：开启文件缓存，缓存文件描述符、大小、修改时间等信息，加速静态文件的访问。示例：

open_file_cache max=1000 inactive=20s;  # 缓存1000个文件，20秒未访问则失效
open_file_cache_valid 30s;             # 每30秒验证缓存有效性
open_file_cache_min_uses 2;            # 至少被访问2次才缓存

代理缓存：针对动态内容（如PHP、API），配置代理缓存，减少后端服务器的请求压力。示例：

proxy_cache_path /data/nginx/cache levels=1:2 keys_zone=my_cache:10m max_size=10g inactive=60m;
location / {
  proxy_cache my_cache;
  proxy_cache_valid 200 302 10m;  # 200/302状态码缓存10分钟
  proxy_cache_valid 404 1m;       # 404状态码缓存1分钟
  proxy_cache_use_stale error timeout updating;  # 缓存过期或更新时仍可使用旧缓存
}

4. 操作系统调优：解决系统级瓶颈

调整Ubuntu内核参数，优化TCP连接管理和文件系统性能。

文件描述符限制：编辑/etc/security/limits.conf，添加以下内容，提升用户和root的最大文件描述符数：
```
* soft nofile 65535
* hard nofile 65535
root soft nofile 65535
root hard nofile 65535
```

TCP/IP堆栈优化：编辑/etc/sysctl.conf，添加以下配置并执行sudo sysctl -p生效：

net.core.somaxconn = 65535  # 监听队列的最大长度（避免SYN洪水攻击导致连接被拒绝）
net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65535  # 临时端口范围（扩大端口可用数量）
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1     # 快速回收TIME-WAIT状态的连接（提升TCP连接复用率）
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30 # TIME-WAIT状态的超时时间（默认60秒，缩短减少资源占用）

5. HTTP/2协议优化：提升传输效率

HTTP/2相比HTTP/1.1支持多路复用、头部压缩等特性，能显著提升页面加载速度。

启用HTTP/2：在server块中修改listen指令，添加http2参数：

listen 443 ssl http2;  # 必须配合SSL证书使用（HTTP/2通常在加密连接上运行）

SSL优化：配置安全的SSL协议和会话复用，减少SSL握手开销。示例：

ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.3;  # 仅使用TLS 1.2及以上安全协议
ssl_session_cache shared:SSL:10m;  # 会话缓存（10MB），存储SSL会话信息
ssl_session_timeout 10m;           # 会话超时时间（10分钟）

6. Keepalive优化：减少TCP握手开销

Keepalive通过保持客户端与服务器的连接，避免频繁的TCP三次握手和四次挥手，提升并发性能。

keepalive_timeout：设置连接保持时间（如65秒），超过该时间未活动的连接将被关闭。
keepalive_requests：每个连接允许的最大请求数（如100次），达到次数后连接将被关闭。示例：
```
http {
  keepalive_timeout 65;
  keepalive_requests 100;
}
```

7. 负载均衡：分散请求压力

对于高流量场景，通过Nginx的反向代理功能将请求分发到多个后端服务器，提升整体处理能力。

upstream配置：定义后端服务器组，支持轮询、权重、IP哈希等负载均衡算法。示例：

http {
  upstream backend {
    server backend1.example.com weight=3;  # 权重3，处理更多请求
    server backend2.example.com;
    server backend3.example.com;
  }
  server {
    listen 80;
    location / {
      proxy_pass http://backend;
      proxy_set_header Host $host;
      proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
    }
  }
}

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